prof. ms. fernanda palladino indÚstrias de fibras e pelÍculas sintÉticas indÚstrias de...

PROF. MS. Fernanda Palladino

INDÚSTRIAS DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

INDÚSTRIAS DE EXPLOSIVOS

INDUSTRIA DE INDUSTRIA DE EXPLOSIVOSEXPLOSIVOSNitrocelulose

Introdução:

• Matéria-prima para a fabricação da nitrocelulose é a celulose;• A madeira e linter de algodão são as principais fontes de obtenção de celulose, utilizando polpas com mais de 98% de pureza;• Cada unidade de β-D-glucose contém uma hidroxila primária e duas hidroxilas secundárias que representam papel importante na transformação química da celulose em nitrocelulose. • São estes grupos funcionais que reagem parcialmente com ácido nítrico formando a nitrocelulose. • Os grupos hidroxílicos primários apresentam maior reatividade que os secundários sendo os primeiros a reagirem durante a nitração; • Por um processo de imersão, faz-se a nitração da celulose com mistura sulfonítrica


Introdução:

• É considerada uma das mais antigas resinas sintéticas utilizadas na fabricação de tintas e vernizes de alta performance. Produzida pela primeira vez há mais de 160 anos, passou a ser largamente empregada em tintas após a 1ª Guerra Mundial. • A nitrocelulose representou um marco no desenvolvimento da indústria de tintas mundial, foi responsável pela popularização das lacas automotivas e industriais, propiciando acabamentos de fácil aplicação, rápida secagem e alto desempenho. Devido à sua rápida secagem, foi o principal fator que tornou possível a produção em massa na indústria automobilística .• Por tratar-se da resina de mais rápida secagem, é usada em segmentos como repintura automotiva, seladores e acabamentos para madeira, tintas de impressão por rotogravura e flexografia, cosméticos (esmalte de unha) e acabamentos para couro, além de diversas outras aplicações, mesmo com o aparecimento de novos sistemas de resinas.


Introdução:

• Há muito tempo foram detectadas propriedades explosivas do algodão nitrado. A descoberta de métodos de gelificar o material, transformando-o numa massa uniforme e densa, de aparência resinosa, reduziu a superfície e a rapidez da explosão. Com a descoberta de métodos apropriados de estabilização, para prolongar a vida em depósitos, a nitrocelulose logo deslocou a pólvora negra como propelente militar. É uma das principais matérias-primas para pólvoras e dinamites.

• O processo de fabricação consiste na purificação do linter bruto para obtenção de celulose, nitração da celulose com mistura sulfonítrica, estabilização e fervimentos para extração de ácido residual ocluso nas fibras da NC. Durante o processo, algumas variáveis são controladas de acordo com a necessidade de sua aplicação. Os diferentes tipos do produto são caracterizados principalmente em relação ao teor de nitrogênio e à viscosidade (ou grau de polimerização). • A nitrocelulose com alto teor de nitrogênio possui entre 11,8% a 12,3% do elemento em sua fórmula. Atua com solvente nas áreas de tintas e vernizes. • Nitrocelulose com teor de nitrogênio acima de 12,5% a 13,6%, praticamente insolúvel em álcoois, são destinadas na fabricação de pólvoras e cargas para diversos explosivos de aplicações civil e militar.

INDUSTRIA DE INDUSTRIA DE EXPLOSIVOSEXPLOSIVOSNitrocelulose ( NC)

INDUSTRIA DE INDUSTRIA DE EXPLOSIVOSEXPLOSIVOS

Nitrocelulose


Descrição do processo: • Purificam os linters de algodão, ou a polpa de madeira especialmente preparada, mediante a fervura em vasos ( Kier), com solução de Soda Caústica diluída;• É realizado um alvejamento com Ca(Ocl)2 ou NaOCl ( Perclorato de Cálcio ou de Sódio)• O algodão é seco, afofado e pesado;• A mistura ácida é feita com ácido concentrado e ácido usado, que são aquecidos a uma temperatura apropriada e carregadas no nitrador;• A nitração (esterificação) é em geral conduzida em condições cuidadosamente controladas, num nitrador com submersão mecânica;


Descrição do processo: • Uma carga do nitrador é constituída por 14,5 Kg de celulose purificada. Ela é agitada com 680 Kg de mistura sulfonítrica a 30 C por 25 min;• A composição da mistura sulfonítrica ácida é em média: 21% de HNO3, 63% de H2SO4, 0,5% de N2O4; 15,5% de H2O;• Toda a carga no nitrador cai numa centrífuga, onde os ácidos são expelidos do nitrador de celulose;• O ácido usado é parcialmente concentrado para ser reutilizado, sendo uma outra parte vendida ou empregada de outra forma, por exemplo pela desnitrificação ou concentração do H2SO4;• O nitrato de celulose é lavado abundantemente com água, lavado a fervura e novamente relavado numa batedeira;


Descrição do processo: • Para se produzir uma pólvora sem fumaça mais estável durante o armazenamento, emprega-se a seguinte purificação em duas etapas, seguido por lavagem, para destruir os ésteres instáveis do ácido sulfúrico e remover completamente o ácido livre;• Etapa 1 Quarenta horas de fervura, usando-se pelo menos 4 águas de lavagem;• Etapa 2: Maceração da fibra numa batedeira ou numa máquina de Jordan, seguida pela lavagem do algodão nitrado por solução fervente de Na2CO3 ( 2,5 Kg de barrilha por 1 Kg de nitrato de celulose) e depois, diversas lavagens com água pura fervente;


Descrição do processo: • A nitrocelulose lavada é separada da maior parte da água mediante centrifugação. Com isso o teor de água fica em torno de 28%;• Neste ponto a nitrocelulose é armazenada até que seu uso seja desejado, e se pode fazer um exame completo em laboratório;• O teor de água do algodão nitrado é reduzido a um valor baixo mediante a colocação de álcool, numa desidratação a pressão;• O nitrato de celulose é desintegrado e , depois gelificado pela adição de álcool, éter, difenilamina e de outros agentes modificadores;• Forma-se grãos por extrusão através de uma matriz perfurada, os grãos são secos e misturados para construir a pólvora sem fumaça; (Fig. 22.3)


Descrição do processo: • A nitrocelulose reduzida desta forma contém cerca de 12,6% de N2 e é conhecida como pinoalgodão. Com ácido mais concentrado o teor de N2 pode ir até 13,6%. O algodão nitrado com 13,2% de N2 ou mais é conhecido como algodão pólvora;• A pólvora sem fumaça é a nitrocelulose gelificada contendo cerca de 1% de difenilamina para melhorar sua duração no armazenamento, e uma pequena quantidade de plastificador ( por ex. o ftalato de dibutila). (Fig. 22.3)

INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICASSINTÉTICAS

Embora a palavra fibra seja referente apenas aos materiais naturais (algodão,lã, etc.) é usada atualmente para indicar também os produtos sintéticos, incluindo não só as fibras celulósicas mas também as polifibras. As celulósicas formam-se quando materiais polimerizados, como a celulose, são dissolvidos ou dispersados e, depois, fiados em finos filamentos. O raiom viscose, os acrílicos e os poliésteres formam-se mediante os dois métodos de constituição de cadeias moleculares longas: polimerização por condensação e por na polimerização por adição

A listagem das fibras sintéticas, que em 1900 incluía apenas a nitrocelulose, tem hoje muitos produtos, sendo os mais importantes as poliamidas ou náilons as fibras feitas de poliacilonitrila, os poliésteres,as olefinas, as fibras spandex (lycra), as fibras de vidro, e as fibras celulósicas.


Tres das propriedades mais importantes das fibras são:

• Comprimento: • Filamentos contínuos : são fibras individuais cujo comprimento é quase infinito. (ex. a seda, o raiom, o náilon são fabricados desta forma)• Fios: o algodão e a lã são exemplos de fibra natural em forma de fio, de comprimento mais ou menos uniforme e curto.

• Frisado: é o ondulado que se imprime a fibras sintéticas mediante ação química e mecânica e tem grande importância no processamento das fibras de fio.• Denier: é uma medida de peso por unidade de comprimento . Um fibra tem uma seção reta correspondente a 1 denier, se 9000 m da fibra pesam 1 g.


Fibra de Poliamida ou Nailon:

Foi a primeira fibra inteiramente sintética, resultante das pesquisas da Du Pont Co.

O nailon 66 é fabricado pela reação da hexametilenodiamina com o ácido adípico, para formal o sal de nailon, ou o adipato de hexametilenodiamônio, este composto pela polimerização com a remoção de uma molécula de água se transforma numa poliamida linear.


Fibra de Poliamida ou Nailon:Características:

• O náilon é também um pó de moldagem bastante popular;• O náilon é o mais forte que qualquer fibra natural e apresenta uma resistência quando úmido, que corresponde a 80-90% da resistência a seco;• Suas boas propriedades de flexibilidade tornaram-se muito conveniente para lingerie e confere-lhe boa capacidade do estiramento;• A elevada tenacidade do náilon, atribui-lhe grande importância nos tecidos de para-quedas e em tecidos análogos;• Ele pode ser tingido por todos os corantes ácidos e dispersos (acetatos), tem baixa afinidade para os corantes de algodão e aos corantes de enxofre;


INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICASSINTÉTICASFibra de Poliamida ou Nailon:


• Ácido adípico é bombeado à autoclave, junto com a etileno diamina e o ácido acético ( este para estabilizar a viscosidade);•A solução do sal de náilon passa para um evaporador e entra novamente em outra autoclave;• Após a evaporação, a solução de sal escorre para autoclaves encamisados equipados com serpentinas internas e aquecidos a vapor de Dowtherm, nesta etapa o resto da água é removido, adiciona-se o pigmento agente de dispersão ( TiO2) e ocorre a polimerização;• Depois de a polimerização estar completa, o polímero fundido e viscoso é forçado, por nitrogênio especialmente purificado à 2,7 – 3,4 atm, a sair pelo fundo, caindo sobre um tambor de casting;• Cada grupo de 907 Kg da massa é extrusado tão rapidamente quanto possível, a fim de tornar mínimas as diferenças de tratamento do polímero;



• Sobre o tambor de casting, com 1,8 m, forma-se uma fita do polímero, com 30 cm de largura e 0,6 cm de espessura.• Borrifos de água no interior do tambor resfriam e endurecem o verso da fita, a face é resfriada por ar e água;• As fitas são cortadas em pequenos pedaços ou escamas antes de serem misturadas. Misturam-se duas ou mais partidas para aumentar a uniformidade da carga da máquina de fiação;• Os misturadores são esvaziados em moegas montadas num monotrilho, as quais alimentam a área de fiação;• Uma unidade típicas de fiação é constituída por um vaso metálico com uma camisa aquecida a vapor de Dowtherm, no qual a temperatura é mantida no ponto de fusão ( 263 C) do náilon.



• Mais uma vez, são tomadas precauções especiais para manter a massa de fiação livre de oxigênio. Quando as escamas de náilon entram no vaso, são lançados sobre uma grade, onde são fundidas; o líquido goteja para a câmara de magma abaixo;• O polímero fundido passa pelos bocais da câmara de fusão, entrando nas bombas de fiação, lançando num filtro de areia, que é seguido por peneiras e pelas fieiras;• Os filamentos são solidificados no ar, numa chaminé de arrefecimento, e passam, na forma de um feixe, por câmaras de umidificação a vapor, onde o teor de umidade é equilibrado, a fim de se estabilizar o comprimento do polímero fiado;



•Após a lubrificação num cilindro de acabamento, o filamento é esticado, ou estirado, até o ponto desejado, mediante passagem por um sistema de cilindros, que irá desenvolver as características de resistência e elasticidade do náilon, pois as moléculas são orientadas em contraste com o arranjo mais ou menos desordenados que tinham antes• O estiramento pode ser de 3 a 6 vezes, conforme as propriedades mecânicas desejadas;•O filamento de náilon está pronto para ser enviado aos diversos fabricantes;


prof. ms. fernanda palladino indÚstrias de fibras e pelÍculas sintÉticas indÚstrias de...

Documents